Estudo da recarga do Sistema Aquífero Serra Geral na bacia hidrográfica Taquari-antas

Abstract

A recarga é um processo importante do ciclo hidrológico e corresponde ao fluxo de água que atravessa a zona não saturada do solo e que é adicionado ao aquífero. Sua estimativa é essencial, principalmente em locais onde as águas subterrâneas possuem grande utilização, como por exemplo na região nordeste do Rio Grande do Sul, onde este recurso está associado principalmente às rochas fraturadas do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG). Neste Sistema há também a existência do aquífero granular livre que se desenvolve no manto de alteração das rochas vulcânicas e que pode ter interação com o aquífero fraturado interferindo nos mecanismos de recarga. Dentro deste contexto, nesta pesquisa foram abordados os processos de recarga, bem como avaliadas e estimadas as taxas de recarga do Sistema Aquífero Serra Geral na Bacia Taquari Antas, por meio da utilização de diferentes métodos. Para tanto, foram utilizadas 4 variações de métodos de balanço hídrico, 12 métodos baseados em águas superficiais, 2 modelos de simulação de bacia, além de técnicas de regressão múltipla e o método de variação dos níveis de água com diferentes abordagens, com intuito de verificar as diferenças entre estes e sua aplicabilidade na região. Todos os métodos foram aplicados em duas sub-bacias hidrográficas que possuíam diferentes características de relevo e solo, sendo a bacia 1 com características mais declivosas e solo menos favorável à infiltração e a bacia 2, com área menor, mas com relevo mais plano e solos mais espessos. Para atingir o objetivo proposto, foram utilizados dados de postos fluviométricos das duas sub-bacias, dados climatológicos de estações próximas e instalados medidores de nível de água em poços localizados no aquífero granular e fraturado. As recargas estimadas por cada método foram avaliadas por métodos estatísticos comparando-se os resultados obtidos. Áreas potenciais de recarga foram avaliadas através da Análise Hierárquica Processual (AHP), culminando ao final com a proposição de um modelo conceitual de recarga para a região de estudo. Os resultados obtidos com a aplicação dos métodos para um mesmo período de tempo (1980-2017), indicam uma média de recarga de 393,6 mm/ano para a bacia 1, representando cerca de 20,5% da precipitação total ocorrida, enquanto para bacia 2, a média encontrada foi de 482,52 mm/ano, equivalente a cerca de 26% da precipitação, mostrando que a bacia com relevo mais dissecado possui menores taxas de recarga. A aplicação dos diferentes métodos resultou em estimativas de recarga que variaram de 12 a 55% da precipitação da região, os quais apresentaram diferenças estatisticamente significativas. Também, constatou-se que a recarga possui variabilidade intra e interanual, sendo muito dependente da ocorrência de precipitação. A técnica de AHP para avaliação de áreas de recarga, permitiu definir com certa adequabilidade as áreas com maior potencial de recarga, indicando que estas estão situadas principalmente nos altos topográficos, sendo que 60% da área da bacia 2 são classificadas com médio a elevado potencial, enquanto a bacia 1 possui apenas 47% da área nesta categoria. O estudo apresenta também uma proposta de modelo conceitual do SASG na região, o qual mostra que a recarga tende a ocorrer em dois momentos, quando a precipitação que atinge o solo recarrega inicialmente o aquífero granular livre. Posteriormente, este contribui para a recarga do aquífero fraturado, tendo um controle de relativa importância na recarga do fraturado, a qual é considerada altamente heterogênea e dependente de vários fatores associados também a estrutura das rochas. Os resultados obtidos com esta pesquisa são úteis para o refinamento da informação sobre a estimativa de recarga, contribuindo para o entendimento do comportamento de um sistema aquífero relevante para o estado do Rio Grande do Sul, auxiliando nos processos de gestão das águas subterrâneas.

Recharge is an important process of the hydrological cycle and corresponds to the flow of water through the unsaturated zone of the soil and which is added to the groundwater reservoir. Its estimation is essential, especially in places where groundwater is widely used, for example in the northeastern region of Rio Grande do Sul, where this feature is mainly associated with the fractured rocks of the Serra Geral Aquifer System (SGAS). In this system there is also the existence of the free granular aquifer that can interact with the fractured aquifer and interfere with the recharge mechanisms. In this context, in this research the recharge processes were approached, as well as the estimated and estimated recharge rates of the Serra Geral Aquifer System in the Taquari Antas Basin, through the use of different methods. Four variations of water balance methods, 12 water methods, 2 basin simulation models, as well as multiple regression techniques and the method of variation of water levels with different approaches were used to verify the differences between these and its applicability in the region. All the methods were applied in two sub-basins that had different relief and soil characteristics, being the basin 1 with more sloping characteristics and soil less favorable to infiltration and basin 2, with smaller area, but with flat relief and solos thicker. In order to reach the proposed objective, we used data from fluviometric stations of the two sub-basins, climatological data from nearby stations and installed water level meters in wells located in the granular and fractured aquifer. Recharges were evaluated by statistical methods comparing the obtained results. Potential areas of recharge were evaluated through the Analytic Hierarchical Process (AHP), culminating at the end with the proposition of a conceptual recharge model for the study region. The results obtained with the application of the methods for a same period of time (1980-2017), indicate an average recharge of 393.6 mm / year for basin 1, representing about 20.5% of the total precipitation occurred, while for basin 2, the average found was 482.52 mm / year, equivalent to about 26% of the precipitation, showing that the basin with more dissected relief has lower recharge rates. The application of the different methods resulted in recharge estimates ranging from 12 to 55% of the region's precipitation, which presented statistically significant differences. Also, it was verified that the recharge has intra and interannual variability, being very dependent on the occurrence of precipitation. The AHP technique for evaluating recharge areas allowed us to define with some adequacy the areas with the greatest potential for recharge, indicating that these are located mainly in the topographic areas, with 60% of the area of basin 2 being classified as medium to high potential, while basin 1 has only 47% of the area in this category. The study also presents a proposal of a conceptual model of SGAS in the region, which shows that the recharge tends to occur in two moments, when the precipitation that reaches the ground recharges initially the free granular aquifer. Later, this contributes to the recharge of the fractured aquifer, having a control of relative importance in the recharge of the fractured, which is considered highly heterogeneous and dependent on several factors also associated with the structure of the rocks. The results obtained with this research are useful for the refinement of the information about the recharge estimation, contributing to the understanding of the behavior of an aquifer system relevant for the state of Rio Grande do Sul, assisting in the processes of groundwater management.